Абсолютно неупругий удар

Абсолютно неупругим ударом называют такое столкновение двух тел, при котором тела соединяются и продолжают движение как единое целое. Примером абсолютно неупругого удара может служить столкновение пластилиновых шаров или сминание автомобиля при аварии.

В результате абсолютно неупругого удара кинетическая энергия системы уменьшается, так как часть её расходуется на деформацию тел. После абсолютно неупругого столкновения тела движутся с одинаковыми скоростями.

Закон сохранения импульса

При абсолютно неупругом ударе закон сохранения механической энергии не выполняется, но выполняется закон сохранения импульса.

Импульс — это физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость. Импульс является векторной величиной. Направление вектора импульса совпадает с направлением вектора скорости тела. Единица измерения импульса в системе СИ — килограмм-метр в секунду (кг·м/с).

Закон сохранения импульса формулируется следующим образом: если сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то импульс системы сохраняется.

Математически закон записывается так:

$p = m \cdot v$, где

$m$ — масса тела, $v$ — скорость тела.

Если два тела с массами $m_1$ и $m_2$ движутся со скоростями $v_1$ и $v_2$, то суммарный импульс этих тел равен:

$(m_1 + m_2) \cdot v$.

После абсолютно неупругого соударения эти тела будут двигаться как одно целое с некоторой скоростью $u$. В этом случае суммарный импульс будет равен:

$m \cdot u$, где $m = m_1 + m_2$.

По закону сохранения импульса:

$ (m_1+m_2)\cdot v = m\cdot u$.

Отсюда можно выразить скорость $u$ после абсолютно неупругого удара:

$u = \frac{m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2}{m_1 +m_2}$.

Таким образом, скорость тел после абсолютно неупругого удара можно рассчитать, зная их массы и начальные скорости.

Важно отметить, что при абсолютно неупругом столкновении часть кинетической энергии переходит во внутреннюю энергию тел (энергию теплового движения атомов и молекул). Это приводит к нагреванию тел и возможному изменению их формы.

Рассмотрим пример задачи на абсолютно неупругое столкновение.

Задача: Два шара с массами 5 кг и 3 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 4 м/с и 2 м/с соответственно. Определить скорость шаров после абсолютно неупругого удара.

Решение:

1. Запишем закон сохранения импульса для данной задачи:

(5 кг + 3 кг) v = (5 кг + 3 кг) u, где v — начальная скорость первого шара, u — скорость шаров после удара.

2. Подставим известные значения:

8 v = 8 u.

3. Выразим скорость u:

u = v = 4 / 8 = 0,5 м/с.

Ответ: скорость шаров после абсолютно неупругого удара равна 0,5 м/с.

Вопросы для закрепления материала:

• Что такое абсолютно неупругий удар?
• Какие законы выполняются при абсолютно неупругом ударе?
• Как рассчитать скорость тел после абсолютно неупругого удара?

Подводя итог, можно сказать, что абсолютно неупругий удар — это важный физический процесс, который имеет практическое применение в различных областях науки и техники. Понимание основных принципов абсолютно неупругого удара помогает лучше понять законы сохранения импульса и энергии, а также применять их для решения практических задач.